Магнитное поле невидимо, но его можно заставить «светиться» с помощью крошечных дефектов в алмазе — азотно-вакансионных центров. Каждый такой дефект работает как миниатюрный компас, который сообщает, куда повёрнуто поле. Проблема в том, что этих компасов много, а считывать их все подряд — всё равно что переписывать вручную каждую букву в толстой книге.
Авторы статьи предлагают не обходить все позиции, а взять лишь горсть случайных точек — как если бы реставратор восстанавливал мозаику по нескольким уцелевшим камешкам. Они использовали математический приём, который угадывает плавные изгибы поля по редким замерам. В компьютерной модели удалось собрать картину из 10 000 пикселей, имея всего 25 измерений. Точность получилась выше 0,999 по шкале, где 1 — идеальное совпадение.
Такой подход ускоряет работу в десятки раз. Вместо медленного сканирования точка за точкой можно быстро сделать несколько проб и тут же восстановить всю картину. Это пригодится не только для алмазных сенсоров, но и для других магнитометров — например, тех, что ищут дефекты в микросхемах или следят за работой мозга.
Азотно-вакансионный центр в алмазе настолько чувствителен, что может заметить магнитное поле от одного-единственного электрона, сидящего на соседней молекуле.